鍋爐運行節能減排思路和方案分析

張健男

【摘 要】國內外能源需求量逐年增加，能源的開采和利用量也呈上升趨勢，能源供應往往供不應求。為了實現能源的節約利用，同時保護人類賴以生存的自然資源，節能減排勢在必行。我國提出的可持續發展戰略為節能減排提供了一個很好的政策和途徑，在我國，燃煤電廠提供了近80%的能源，燃煤電廠節能減排是國內節能減排的重要一環，而鍋爐又是電廠能源利用中很重要的一個設備，為了分析和討論鍋爐運行節能減排，本文從鍋爐設備的優化，鍋爐的運行調整，余熱利用以及污染物減排等方面對國內鍋爐的節能減排思路和方案進行了分析和討論，并且提出了一部分切實可行的改進方案，本文可為國內鍋爐運行過程的節能減排提供一個參考。

【關鍵詞】鍋爐；熱經濟性；運行調整；節能減排

0 前言

火力發電一般以燃煤為燃料，通過在鍋爐內的燃燒釋放燃料內的化學能，水冷壁內的工質受熱產生高溫高壓蒸汽推動汽輪機做功。鍋爐運行的合理性首先直接影響到鍋爐運行的效率，影響燃煤的消耗量，進而影響電廠排放的污染性氣體的數量，所以優化鍋爐運行過程、合理改進鍋爐結構進而實現鍋爐運行的節能減排是火力發電廠可持續發展的一個重要方面。

鍋爐因為其結構較為復雜，運行環境惡劣（高溫高壓），保證鍋爐運行的安全性是討論鍋爐運行經濟性的前提，在鍋爐運行安全性的到保證的條件下，主要可以從以下幾個方面改進和提高鍋爐的運行性能：首先是鍋爐的結構改造，合理設計鍋爐實現鍋爐經濟性的提升。

1 鍋爐結構優化

鍋爐結構的調整和改進可以提高鍋爐的運行性能，減少污染物的排放。例如直流鍋爐對原本汽包爐的替代可以大幅度的提升鍋爐的運行性能，目前鍋爐研究較常見的有循環流化床技術、富氧燃燒技術等，這些技術的應用對鍋爐的改進和優化都起到了很大的作用。

直流鍋爐對汽包爐的優勢很明顯，直流鍋爐產生的蒸汽初始參數一般為超臨界，這就大大提高了鍋爐運行的效率，直流鍋爐的容量一般較大。而汽包爐由于產生蒸汽參數一般為亞臨界，需要在機組中添加汽包分離汽水以保證鍋爐產生蒸汽的質量。由于汽包爐產生的蒸汽參數較低，所以汽包爐的效率要比直流鍋爐低很多。直流鍋爐的應用可以提升鍋爐的運行效率，實現節能減排，目前國內超臨界機組所占比例正在逐步提升。

循環流化床技術是相對與傳統的煤粉爐來說的，循環流化床鍋爐技術是近十幾年來迅速發展的一項高效低污染清潔燃燒枝術。國際上這項技術在電站鍋爐、工業鍋爐和廢棄物處理利用等領域已得到廣泛的商業應用，并向幾十萬千瓦級規模的大型循環流化床鍋爐發展；國內在這方面的研究、開發和應用也逐漸興起，已有上百臺循環流化床鍋爐投入運行或正在制造之中。未來的幾年將是循環流化床飛速發展的一個重要時期。

富氧燃燒技術，簡單的來說就是利用高濃度的氧氣來代替空氣為燃煤鍋爐，這樣可以產生高濃度的CO2，利于對煙氣中CO2的脫除，且富氧燃燒提高了燃燒溫度，是一種高效的燃燒技術。關于富氧燃燒的研究，絕大部分集中于煤粉爐的研究，且關鍵技術都經過大規模試驗，趨于成熟。關于循環流化床富氧燃燒技術的研究，國外也是剛剛走出實驗室階段，而在我國，僅限于實驗室階段。

2 鍋爐運行調整

鍋爐運行調整，是通過各種檢測技術實時調整鍋爐的運行狀態，以使鍋爐達到其最佳運行性能。鍋爐運行調整的任務主要包括以下幾個方面：1）保持鍋爐燃燒良好，提高鍋爐效率；2）保持正常的汽溫、汽壓和汽包水位；3）保持蒸汽的品質合格；4）保持鍋爐蒸發量，滿足汽機及熱用戶的需要；5）保持鍋爐機組的安全、經濟運行。鍋爐運行調整的目的就是通過調節燃料量、給水量、減溫水量、送風量和引風量來保持汽溫、汽壓、汽包水位、過量空氣系數、爐膛負壓等穩定在額定值或允許值范圍內。

鍋爐運行中通過以下幾點可以提高鍋爐運行的整體性能：1）維持額定的蒸汽參數；2）保持最佳真空；3）充分利用回熱加熱設備，提高給水溫度；4）合理的送風量；5）合理的煤粉細度；6）注意燃燒調整； 7）降低廠用電率；8）減少工質和熱量損失；9）提高自動裝臵的投入率等。

通過鍋爐運行調整，選擇運行過程中的最優運行參數，實現鍋爐的最佳運行，減少不必要的能量和經濟損失，保證機組安全高效的運行。

3 鍋爐余熱利用

鍋爐余熱回收就是將浪費的熱能回收利用，是提高能源利用率，降低生產成本，保護環境最直接、經濟的手段之一。鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機組的經濟性和尾部受熱面工作的安全性。選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐的排煙損失，有利于提高鍋爐熱效率，節約能源及鍋爐運行費用。但排煙溫度降低卻使尾部受熱面中煙氣與工質的傳熱溫壓減少，傳熱面積增大，金屬消耗和設備初投資增多。另外排煙溫度過低還會引起尾部煙道中硫酸蒸汽的凝結，使低溫受熱面腐蝕堵灰，所以多數鍋爐的排煙溫度在200℃左右。鍋爐余熱回收主要設備是熱管，它是一種具有特高導熱性能的新穎傳熱元件。熱管起源于20世紀60年代的美國，1967年一根不銹鋼——水熱管首次被送入地球衛星軌道并運行成功，熱管理論一經提出就得到了各國科學家的高度重視，并展開了大量的研究工作，使得熱管技術得以很快發展。熱管技術開始主要用于航天航空領域，我國自20世紀70年代開始對熱管進行研究，自80年代以來相繼開發了熱管氣-氣換熱器、熱管氣-水換熱器、熱管余熱鍋爐、熱管蒸汽發生器、熱管熱風爐等各類熱管產品，使得熱管在建材工業、冶金工業、化工及石油化工、動力工程、紡織工業、玻璃工業、電子電器工程等領域內得到廣泛的應用。

燃煤鍋爐設計制造時，為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰，標準狀態排煙溫度一般不低于180℃，最高可達250℃，高溫煙氣排放不但造成大量熱能浪費，同時也污染環境。鍋爐余熱回收可將煙氣熱量回收，回收的熱量根據需要加熱水用作鍋爐補水和生活用水，或加熱空氣用作鍋爐助燃風或干燥物料。將熱管技術應用與煙氣余熱回收領域，主要有兩類，一種是低溫省煤器，該技術主要用于燃氣鍋爐，天然氣燃燒產生大量水蒸氣，煙氣中水蒸氣具有可觀的汽化潛熱。在排煙溫度較高時，水蒸汽不能冷凝放出熱量，隨煙氣排放，熱量被浪費。同時，高溫煙氣也帶走大量顯熱，一起形成較大的排煙損失。低溫省煤器讓煙氣中水分凝結回收余熱，提高燃氣鍋爐的運行效率。電站鍋爐中應用較多的就是低壓省煤器，低壓省煤器布置在脫硝、除塵設備之后，脫硫設備之前，通過低壓省煤器可以回收煙氣中低品位的熱能，實現熱量的回收。

4 總結

面對日趨嚴重的國內外能源趨勢，國內企業特別是能源密集型企業的節能減排變的勢在必行，這也是順應我國可持續發展戰略的一個重要方面。在我國，燃煤電廠提供了近80%的能源供應，燃煤電廠的節能減排是國內節能減排一個重要方面。本文從鍋爐的結構優化，鍋爐運行調整，鍋爐余熱利用以及鍋爐的污染物減排等方面對國內鍋爐的節能減排思路和方案進行了分析和討論，并且提出了一部分切實可行的改進方案，本文可為國內鍋爐運行過程的節能減排提供一個參考。

【參考文獻】

[1]劉德昌.循環流化床鍋爐運行及事故處理[M].中國電力出版社，2006.

[2]水利電力部.鍋爐運行規程[M].中國工業出版社，1961.

[3]許傳凱，袁穎.大型燃煤電廠鍋爐運行現狀分析[J].中國電力，2003，36（1）：1-5.

[責任編輯：湯靜]